适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置，其特征在于：它包括直流采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、HMI面板模件、电源模件，所述直流采集模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、通信模件和电源模件集成在一个主体机箱内，所述HMI面板模件外置安装于开关柜前面板上，主体机箱安装在开关柜内部。本实用新型专利技术的轨道交通牵引保护测控装置提供了轨道交通牵引供电系统需要的保护分闸、自动重合闸、加速跳闸等保护及自动控制功能，并提供了电压检测和负荷测量等功能，该设计方案能满足轨道交通直流牵引供电系统的保护、测量、控制的综合要求，是一个实用性强、功能完整的设计方案。

DC protection and control device suitable for rail transit traction substation

The utility model discloses a DC protection and control device suitable for the traction substation of rail traffic, which is characterized in that it includes a direct current sampling module, a communication module, a protective CPU module, an opening module, an opening die, a HMI panel die, a power supply module, a DC recovery module, a CPU mold piece, and an open input module. The opening module, the communication module and the power supply module are integrated in a main body box. The HMI panel die is installed outside the front panel of the switch cabinet and the main body box is installed inside the switchgear. The utility model provides the protection and automatic control functions of the rail traffic traction power supply system, such as protection sluice, automatic reclosing, acceleration trip and so on, and provides the functions of voltage detection and load measurement. The design can satisfy the protection of the DC traction power supply system of rail traffic. The comprehensive requirement of protection, measurement and control is a practical and functional design plan.

【技术实现步骤摘要】
适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置
本专利技术涉及轨道交通直流牵引供电系统领域。该专利技术创造实现了轨道交通牵引变电所直流设备的保护、测量及控制功能。
技术介绍
城轨供电系统是城市轨道交通运营的动力源泉，负责电能的供应与传输，为电动列车牵引供电和提供车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电。地铁运营过程中，供电系统一旦发生供电中断，一方面会迫使地铁运输停止，造成乘客滞留，给人们的正常生活带来不便，另一方面还将造成财产损失，甚至于危及乘客生命安全。因此，供电系统的可靠性、安全性是城市轨道交通系统正常运行的重要保证。牵引供电系统的功能是将交流中压电压经降压整流变成直流1500V或直流750V电压，为电动列车提供牵引供电。直流牵引供电系统包括直流开关柜、控制和保护装置、直流电缆、接触网等。其中保护和控制装置对确保轨道交通的安全可靠运行具有举足轻重的作用。国内主要城市的轻轨和地铁的直流保护设备主要引进国外保护单元，国外设备与国内设备的差价巨大，还要支付高额的安装调试和检修维护费用，且应用灵活性差，很难根据现场实际情况对设备进行改造。这种技术垄断不仅让中国的地铁发展付出了高昂的代价，而且在技术支持、知识创新、政府采购等多方面带来了负面影响，地铁牵引供电系统直流保护装置的国产化已经成为必然的发展方向。因而研发出高可靠性、高智能化的直流供电保护装置具有重要的现实意义，并具有广阔的市场前景。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术公布了一种直流保护测控装置，它适用于城市轨道供电系统的牵引变电所，实现直流设备的保护、测量及控制功能。其采用的技术方案为：一种适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置，其特征在于：它包括直流采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、HMI面板模件、电源模件，所述直流采集模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、通信模件和电源模件集成在一个主体机箱内，所述HMI面板模件外置安装于开关柜前面板上，主体机箱安装在开关柜内部；所述通信模件通过以太网和RS-485通信接口与所述保护CPU模件相连，所述HMI面板模件通过高速RS232接口与所述保护CPU模件相连，所述直流采样模件、开入模件与所述保护CPU模件相连，所述保护CPU模件与所述开出模件相连，所述电源模件提供多路稳压电源，给装置各模件供电；所述直流采样模件提供多个模拟量输入回路，供保护功能使用；所述通信模件通过网络可接入变电站自动化系统，或接入专用的调试分析软件，便于输出调试信息和故障分析；所述保护CPU模件：接收直流采样数据和开入量信息，实现各种复杂的故障处理功能，通过MODBUS规约与HMI面板模件进行高速通信，使各种事件得到快速响应；并实现保护事件存储以及和变电站自动化系统的通信功能；所述HMI面板模件：负责键盘处理、液晶显示，与其他模件组成的主体机箱分开安装，HMI面板模件通过高速RS232接口与主体机箱通信；所述开入模件：提供多路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦进行电气隔离；所述开出模件：提供多路开出量，包括12V电压源快速脱扣输出口，以及光电隔离的继电器空接点形式的输出口。上述直流保护测控装置，其进一步特征在于：装置提供带串行接口的AD芯片与CPU芯片通信的方式，依靠数字隔离器来隔离AD的SPI接口，从而实现直流电压信号的隔离采集。所述AD芯片采集的直流采样数据通过中间的数字隔离器与CPU芯片进行隔离，数字隔离器两侧的电源输入隔离电压；所述CPU芯片的SPI接口作为主站端，从AD芯片读取采样数据。CPU芯片可配置多个SPI接口，每个SPI接口可连接多个子站。上述直流保护测控装置，其进一步特征在于：装置提供保护分闸功能，保护直流牵引网的正常运行。装置提供自动重合闸功能，在线路测试满足电压检测和负荷测量条件后，使线路瞬时故障过后直流断路器能自动投入从而恢复供电功能。保护装置首先进行电压检测，当检测结果符合高母线电压模式时，装置直接重合闸；当检测结果符合断电母线模式，装置将不会重合操作；当检测结果符合低母线电压模式时，装置将会进入负荷测量过程，通过测量电阻给母线上电，并测量负荷电阻，当测量电阻满足重合闸条件时，经重合闸延时(由定值设定)后自动合直流断路器，使接触网线路恢复供电。装置提供合闸验证功能，当线路多次重合闸后仍然不满足合闸状态，则闭锁重合闸功能，确保重合闸的可靠性。在断路器重合闸后，如果合闸的持续时间大于判定重合闸成功时间定值，则认为合闸成功；如果在这段时间定值内断路器脱扣，则负荷测量和合闸一直重复到重合闸失败后负荷测量次数定值，仍无法维持合闸状态，则保护装置进入闭锁状态，闭锁重合闸和对断路器的合闸操作。有益效果：1、本专利技术提供了保护装置硬件设计方案，装置整体抗干扰能力较强。2、提供了带串行接口的AD芯片与CPU芯片通信的方式，并用数字隔离器来隔离AD的SPI接口，从而实现直流电压信号的隔离采集。采用CPU芯片或FPGA芯片的SPI接口作为主站端，从AD芯片读取采样数据。在100M主频下，SPI的时钟速率可达25M。完全满足直流采样的要求。3、提供了灵活的HMI模件接入方式，HMI模件可以与装置其他模件分离安装在直流开关柜中，便于运行和维护。直流保护测控装置的直流采集模件、CPU模件、开入模件、开出模件、通信模件和电源模件集成在一个机箱内，而HMI模件外置，这样的设计模式可以方便安装在直流开关柜中，主体机箱安装在开关柜内部，而HMI模件安装于开关柜前面板上，便于运行人员的分析调试和运营维护。4、提供保护分闸功能，保护直流牵引网的正常运行。保护装置检测到电流速断、DDL、过电流、牵引网过热、小电流接地等任一保护动作后分闸直流断路器，保护直流牵引网不被损坏。5、提供自动重合闸功能，在线路测试满足电压检测和负荷测量条件后，使线路瞬时故障过后直流断路器能自动投入从而恢复供电功能。6、提供合闸验证功能，确保重合闸的可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例中直流保护测控装置结构示意图。图2为本专利技术实施例中直流采集隔离回路。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。轨道交通牵引变电所的保护测控装置实现牵引变电所一次设备的保护、测量及控制功能。本专利技术不涉及计算机程序的改进，涉及的一些控制软件均为本领域常规技术。1、适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置硬件设计方案装置在总体设计时对各模块设计、程序执行、信号指示、通信实现等方面均充分考虑了抗干扰的要求，装置整体抗干扰能力较强，安装于直流开关柜上时，不需加装另外的抗干扰器件，硬件主要组成有：直流/采样模件、通信模件、保护CPU模件、HMI模件、开入模件、开出模件、电源模件；所述直流采集模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、通信模件和电源模件集成在一个主体机箱内，所述HMI面板模件外置安装于开关柜前面板上，主体机箱安装在开关柜内部；所述通信模件通过以太网和RS-485通信接口与所述保护CPU模件相连，所述HMI面板模件通过高速RS232接口与所述保护CPU模件相连，所述直流采样模件、开入模件与所述保护CPU模件相连，所述保护CPU模件与所述开出模件相连，所述电源模件提供多路稳压电源，给装置各模件供电。各模件关系见图1，各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置，其特征在于：它包括直流采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、HMI面板模件、电源模件，所述直流采集模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、通信模件和电源模件集成在一个主体机箱内，所述HMI面板模件外置安装于开关柜前面板上，主体机箱安装在开关柜内部；所述通信模件通过以太网和RS‑485通信接口与所述保护CPU模件相连，所述HMI面板模件通过高速RS232接口与所述保护CPU模件相连，所述直流采样模件、开入模件与所述保护CPU模件相连，所述保护CPU模件与所述开出模件相连，所述电源模件提供多路稳压电源，给装置各模件供电；所述直流采样模件提供多个模拟量输入回路，供保护功能使用；所述通信模件通过网络可接入变电站自动化系统，或接入专用的调试分析软件，便于输出调试信息和故障分析；所述保护CPU模件：接收直流采样数据和开入量信息，实现各种复杂的故障处理功能，通过MODBUS规约与HMI面板模件进行高速通信，使各种事件得到快速响应；并实现保护事件存储以及和变电站自动化系统的通信功能；所述HMI面板模件：负责键盘处理、液晶显示，与其他模件组成的主体机箱分开安装，HMI面板模件通过高速RS232接口与主体机箱通信；所述开入模件：提供多路开入量，所有开入量进入装置后都通过光耦进行电气隔离；所述开出模件：提供多路开出量，包括12V电压源快速脱扣输出口，以及光电隔离的继电器空接点形式的输出口。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于轨道交通牵引变电所的直流保护测控装置，其特征在于：它包括直流采样模件、通信模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、HMI面板模件、电源模件，所述直流采集模件、保护CPU模件、开入模件、开出模件、通信模件和电源模件集成在一个主体机箱内，所述HMI面板模件外置安装于开关柜前面板上，主体机箱安装在开关柜内部；所述通信模件通过以太网和RS-485通信接口与所述保护CPU模件相连，所述HMI面板模件通过高速RS232接口与所述保护CPU模件相连，所述直流采样模件、开入模件与所述保护CPU模件相连，所述保护CPU模件与所述开出模件相连，所述电源模件提供多路稳压电源，给装置各模件供电；所述直流采样模件提供多个模拟量输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，陈娜娜，秦成虎，张林，
申请(专利权)人：南京国电南自轨道交通工程有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32